碰撞,冲击等问题在机械结构的分析中十分常见。在急剧变化的载荷作用下,结构内部各点的应力也在发生着剧烈的改变。本篇列举一个子弹高速穿透一块钢板的例子,来说明CAE在瞬态动力学分析中的应用。该例子是用ANSYS建模,然后调用LS-DYNA的求解器进行分析,然后使用LS-DYNA的后处理器得到结果的。

子弹穿透钢板的几何模型如图

子弹以0.13m/s的速度穿越钢板,为了分析子弹穿越钢板的过程中钢板内部的应力变化,首先对子弹和钢板均划分有限元网格。由于这是一个对称问题,为了减小计算量,取四分之一模型来建模,并划分网格

然后约束住钢板,并给子弹以0.13m/s的速度冲击钢板,调用LS-DYNA求解器进行分析,可以得到子弹穿透过程中钢板内部应力的变化。下图是穿越过程中钢板应力的改变

下图是子弹完全贯穿后钢板内部应力的改变

我们也可以查看钢板上的一些点,在整个时间历程中的应力改变

总之,瞬态动力学分析能够得到整个时间历程中各点的应力,位移的改变,为动力学分析提供了强有力的支持。